“畸胎瘤”不可怕,成为人类发育研究的理想模型?

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畸胎瘤(teratomas)是在大量干细胞失控分化时形成的肿瘤,可能会含有骨骼、大脑、头发和肌肉等不同组织。它们通常被认为是干细胞研究的不良副产物。

然而,万事互相效力,万物皆有用处,圣地亚哥大学的研究团队发现,畸胎瘤可望成为人类发育研究的新理想模型,因为它是一种血管化模型,具有 3D 结构,并且是人体特定的组织,可望重现人体发育发生环境,相关研究结果刊登于《Cell》。

首先,该研究团队将人体干细胞注射到免疫缺陷小鼠的皮肤下,诱使其生长出畸胎瘤。然后,他们透过单细胞 RNA 定序技术(scRNA-seq)分析 179632 个细胞(4 种细胞株,共 23 个畸胎瘤)的细胞基因表现。随后,他们在所有畸胎瘤的 3 个胚层中,绘制出所有 20 种细胞类型或“人类图谱”,包含大脑,肠道,肌肉,皮肤等,可与类器官系统相媲美,其中畸胎瘤肠和脑细胞类型与相似的胎儿细胞类型非常吻合。

再来,他们使用 CRISPR-Cas9 筛选并敲除了 24 个已知调控发育的基因。他们在图谱中发现多种与发育有关的基因。

目前使用类器官或其他研究模型来研究发育时,一次只能分别对一个图谱进行建模,这样将不得不进行许多不同的实验,才能得出与此处相同的结果。然而,透过畸胎瘤模型,使人们可以在单一实验来研究这些人类图谱的基因,并且以更快的方式发现问题,进而可以比以往更有效的了解、操纵和改造人体细胞和组织。

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另一个重要的突破在于,他们可以“分子雕刻”(molecularly sculpt)畸胎瘤,例如,他们利用 microRNA (miRNA)切掉畸胎瘤中不需要的组织,转变为神经组织,就像分子凿子一样,通过自杀基因选择性地杀死了这些组织,留下了感兴趣的图谱。

总言之,畸胎瘤是一个有前途的平台,可用于建立多图谱发育、全组织功能基因筛选和组织工程等模型。

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参考资料:
1. Cell, 2020 DOI: 10.1016/j.cell.2020.10.018
2. https://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/monster-tumors-could-offer-new-glimpse-at-human-development

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